Linux 环境下 fork 函数和 exec 函数族的使用
前言
接触 Linux 已经有几个月了,以前在网上看各路大神均表示 Windows 是最烂的开发平台,我总是不以为然,但是经过这段时间琢磨,确实觉得 Linux 开发给我带来不少的便利。下面总结一下学习 Linux 多进程遇到的两个函数: fork( ) 和 exec( ) 函数族。
fork( )
根据百度百科可以知道 fork 函数将运行着的程序分成2个(几乎)完全一样的进程,每个进程都启动一个从代码的同一位置开始执行的线程。所以如果成功对 fork 函数一次则返回两个值,子进程返回0,父进程返回子进程标记;否则,出错返回-1。
例如:我们通过 while 条件来 fork 四个子进程,这四个进程完全由第一个进程创建。即这四个新的进程他们是兄弟关系,只是出生的时间不一样。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int ppid = getpid();
printf("我是父进程,我的pid是 %d ... 我要创建四个新的进程!\n", ppid);
int count = 0;
while (count < 4) {
int fpid = fork();
count++;
if (fpid > 0) { //fork() 返回值大于0为父进程,返回值表示子进程的pid
printf("我是父进程, 我是 %d 的父亲.\n", fpid);
} else if (fpid == 0) { //fork() 返回值等于0为子进程
int pid = getpid();
printf("我是第 %d 个新进程, 我的pid是 %d, 我的父亲是 %d\n", count, pid, ppid);
return -1; //我们这里是用父进程创建子进程,而不想让子进程也创建子进程,所以return
} else {
printf("Error in fork!");
}
}
return 0;
}
上面的代码执行后的结果为:
pengzhendong@Randy ~/Code> gcc ./concurrent.c -o ./concurrent
pengzhendong@Randy ~/Code> ./concurrent
我是父进程,我的pid是 37515 ... 我要创建四个新的进程!
我是父进程, 我是 37516 的父亲.
我是父进程, 我是 37517 的父亲.
我是第 1 个新进程, 我的pid是 37516, 我的父亲是 37515
我是第 2 个新进程, 我的pid是 37517, 我的父亲是 37515
我是父进程, 我是 37518 的父亲.
我是父进程, 我是 37519 的父亲.
我是第 3 个新进程, 我的pid是 37518, 我的父亲是 37515
我是第 4 个新进程, 我的pid是 37519, 我的父亲是 37515
如果把这张图看成是以父进程为根节点的二叉树的话,那么所有叶子节点就是最终的进程个数,父进程不断调用 fork 函数,最终创建了四个新的进程。
exec( )函数族
有 fork 函数我们知道fork出来的进程几乎是完全一样的,这感觉并没有什么用,所以我们想着使用这个新的进程去干点大事,例如运行一个别的程序 A ,一旦系统调用 exec() 函数族的函数,那么当前进程(也就是和父进程一样的进程)就死掉了,不再执行 fork() 后面的代码,即这个创建出来的进程就被进程 A 给替换了,系统重新分配资源,只留下进程号pid。
先看一个例子,然后我们再说 exec() 函数族里面各个函数的区别:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int pid = fork();
if (pid > 0) {
printf("我是父进程.........\n");
} else if (pid == 0) {
if (argc < 3) {
printf("参数太少!\n");
return -1;
}
printf("我是新进程, 我要执行 %s....\n", argv[2]);
char * const *argvs = &argv[2];
execvp(argv[1], argvs);
printf("看看你能不能打印这句话!");
} else {
printf("Error in fork!");
}
return 0;
}
上面代码创建了一个子进程,然后子进程通过系统调用去执行了一个新的程序,就直接执行刚刚那个程序吧!
pengzhendong@Randy ~/Code> gcc ./exer2.c -o ./exer2
pengzhendong@Randy ~/Code> ./exer2 ./concurrent ./concurrent
我是父进程.........
我是新进程, 我要执行 ./concurrent....
我是父进程,我的pid是 37790 ... 我要创建四个新的进程!
我是父进程, 我是 37795 的父亲.
我是父进程, 我是 37796 的父亲.
我是第 1 个新进程, 我的pid是 37795, 我的父亲是 37790
我是第 2 个新进程, 我的pid是 37796, 我的父亲是 37790
我是父进程, 我是 37797 的父亲.
我是第 3 个新进程, 我的pid是 37797, 我的父亲是 37790
我是父进程, 我是 37798 的父亲.
我是第 4 个新进程, 我的pid是 37798, 我的父亲是 37790
恩,很明显 printf("看看你能不能打印这句话!");
这段代码并不能执行,因为调用exec()函数族之后,和父进程一样的子进程就被杀死了~
现在我们来讨论一下 exec() 函数族里的函数有什么区别,在这之前想先提一下环境变量这个东西,要是想在命令行里面直接通过输入程序的名字来调用一个程序,那么我们就要把这个程序的绝对路径加到环境变量里面去,就是你直接用这个程序的时候不用输入再绝对路径,你只要输入程序的名字,系统就会自动去环境变量里面找他的绝对路径:
exec家族一共有六个函数,分别是:
(1)int execl(const char *path, const char *arg, ......);
(2)int execle(const char *path, const char *arg, ...... , char * const envp[]);
(3)int execv(const char *path, char *const argv[]);
(4)int execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]);
(5)int execvp(const char *file, char * const argv[]);
(6)int execlp(const char *file, const char *arg, ......);
L:参数传递为逐个列举方式: execl execle execlp
V:参数传递为构造指针数组方式: execv execve execvp
E:可传递新进程环境变量: execle execve
P:可执行文件查找方式为文件名: execlp execvp
前四个函数的查找方式都是完整的文件目录路径,而最后两个函数(以p结尾的函数)可以只给出文件名,系统就会自动从环境变量“$PATH”所指出的路径中进行查找。
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